公开(公告)号：US07528457B2

公开(公告)日：2009-05-05

申请号：US11404446

申请日：2006-04-14

申请人： Cheng T. Horng ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Ru-Ying Tong ,  Tong Zhao ,  Yimin Guo

发明人： Cheng T. Horng ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Ru-Ying Tong ,  Tong Zhao ,  Yimin Guo

IPC分类号： H01L29/82 ,  G11C11/02

CPC分类号： H01L43/10 ,  H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： An MTJ in an MRAM array or TMR read head is disclosed in which a capping layer has a bilayer configuration with a non-magnetic NiFeX inner layer on a NiFe free layer and a Ta layer on the NiFeX layer to improve dR/R and minimize magnetostriction. Optionally, a trilayer configuration may be employed where the Ta layer is sandwiched between an inner NiFeX layer and an outer Ru layer. The X component in NiFeX is preferably an element having an oxidation potential greater than Ni or Fe such as Mg, Hf, Zr, Nb, or Ta. NiFeX is preferably formed by co-sputtering a NiFe target with an X target at a forward power of about 200 W and 50 W, respectively. In an MRAM structure, the Mg content in NiFeMg may be increased to >50 atomic % to improve the gettering power of removing oxygen from the free layer.

摘要翻译： 公开了一种MRAM阵列或TMR读取头中的MTJ，其中封盖层具有在NiFe自由层上的非磁性NiFeX内层和NiFeX层上的Ta层的双层结构，以改善dR / R并最小化磁致伸缩 。 任选地，可以采用三层结构，其中Ta层夹在内部NiFeX层和外部Ru层之间。 NiFeX中的X成分优选为具有大于Ni，Fe的氧化电位的元素，例如Mg，Hf，Zr，Nb或Ta。 优选通过以约200W和50W的正向功率共同溅射具有X靶的NiFe靶来形成NiFeX。 在MRAM结构中，NiFeMg中的Mg含量可以增加到> 50原子％以提高从自由层除去氧的吸气能力。

公开(公告)号：US20070243638A1

公开(公告)日：2007-10-18

申请号：US11404446

申请日：2006-04-14

申请人： Cheng Horng ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Ru-Ying Tong ,  Tong Zhao ,  Yimin Guo

发明人： Cheng Horng ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Ru-Ying Tong ,  Tong Zhao ,  Yimin Guo

IPC分类号： H01L21/00

CPC分类号： H01L43/10 ,  H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： An MTJ in an MRAM array or TMR read head is disclosed in which a capping layer has a bilayer configuration with a non-magnetic NiFeX inner layer on a NiFe free layer and a Ta layer on the NiFeX layer to improve dR/R and minimize magnetostriction. Optionally, a trilayer configuration may be employed where the Ta layer is sandwiched between an inner NiFeX layer and an outer Ru layer. The X component in NiFeX is preferably an element having an oxidation potential greater than Ni or Fe such as Mg, Hf, Zr, Nb, or Ta. NiFeX is preferably formed by co-sputtering a NiFe target with an X target at a forward power of about 200 W and 50 W, respectively. In an MRAM structure, the Mg content in NiFeMg may be increased to >50 atomic % to improve the gettering power of removing oxygen from the free layer.

摘要翻译： 公开了一种MRAM阵列或TMR读取头中的MTJ，其中封盖层具有在NiFe自由层上的非磁性NiFeX内层和NiFeX层上的Ta层的双层结构，以改善dR / R并最小化磁致伸缩 。 任选地，可以采用三层结构，其中Ta层夹在内部NiFeX层和外部Ru层之间。 NiFeX中的X成分优选为具有大于Ni，Fe的氧化电位的元素，例如Mg，Hf，Zr，Nb或Ta。 优选通过以约200W和50W的正向功率共同溅射具有X靶的NiFe靶来形成NiFeX。 在MRAM结构中，NiFeMg中的Mg含量可以增加到> 50原子％以提高从自由层除去氧的吸气能力。

公开(公告)号：US08969982B2

公开(公告)日：2015-03-03

申请号：US12927670

申请日：2010-11-19

申请人： Rongfu Xiao ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jinh Torng ,  Tom Zhong ,  Witold Kula ,  Terry Kin Ting Ko ,  Wei Cao ,  Wai-Ming J. Kan ,  Liubo Hong

发明人： Rongfu Xiao ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jinh Torng ,  Tom Zhong ,  Witold Kula ,  Terry Kin Ting Ko ,  Wei Cao ,  Wai-Ming J. Kan ,  Liubo Hong

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L43/12 ,  H01L43/08

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/161 ,  H01L43/08

摘要： A multi-layered bottom electrode for an MTJ device on a silicon nitride substrate is described. It comprises a bilayer of alpha tantalum on ruthenium which in turn lies on a nickel chrome layer over a second tantalum layer.

摘要翻译： 描述了用于氮化硅衬底上的MTJ器件的多层底电极。 它包括在钌上的α钽的双层，其又位于第二钽层上的镍铬层上。

公开(公告)号：US08456893B2

公开(公告)日：2013-06-04

申请号：US12584971

申请日：2009-09-15

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11C11/00

CPC分类号： H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A MTJ that minimizes spin-transfer magnetization switching current (Jc) in a Spin-RAM to

摘要翻译： 公开了将旋转RAM中的自旋转移磁化开关电流（Jc）最小化为<1×106A / cm 2的MTJ。 MTJ具有Co60Fe20B20 / MgO / Co60Fe20B20配置，其中CoFeB AP1钉扎和自由层是无定形的，并且通过ROX或NOX工艺形成结晶MgO隧道势垒。 覆盖层优选为Hf / Ru复合材料，其中下部Hf层用作优异的吸氧材料，以减少自由层/覆盖层界面处的磁性“死层”，从而增加dR / R，并降低He和Jc 。 退火温度降低至约280℃，以产生比350℃退火更平滑的CoFeB / MgO界面和较小的偏移场。 在第二实施例中，AP1层具有CoFeB / CoFe构型，其中下CoFeB层是非晶的，并且上CoFe层是结晶的，以进一步提高dR / R，并将RA降低到10欧姆/ m 2。

公开(公告)号：US08273666B2

公开(公告)日：2012-09-25

申请号：US12927615

申请日：2010-11-19

申请人： Rongfu Xiao ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jinh Torng ,  Tom Zhong ,  Witold Kula ,  Terry Kin Ting Ko ,  Wei Cao ,  Wai-Ming J. Kan ,  Liubo Hong

发明人： Rongfu Xiao ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong ,  Chyu-Jinh Torng ,  Tom Zhong ,  Witold Kula ,  Terry Kin Ting Ko ,  Wei Cao ,  Wai-Ming J. Kan ,  Liubo Hong

IPC分类号： H01L21/302 ,  H01L21/461

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/161 ,  H01L43/08

摘要： Formation of a bottom electrode for an MTJ device on a silicon nitride substrate is facilitated by including a protective coating that is partly consumed during etching of the alpha tantalum portion of said bottom electrode. Adhesion to SiN is enhanced by using a TaN/NiCr bilayer as “glue”.

摘要翻译： 在氮化硅衬底上形成用于MTJ器件的底部电极通过包括在所述底部电极的α钽部分的蚀刻期间部分消耗的保护涂层来促进。 通过使用TaN / NiCr双层作为“胶”来增强对SiN的附着力。

公开(公告)号：US08269292B2

公开(公告)日：2012-09-18

申请号：US12584946

申请日：2009-09-15

申请人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L43/00 ,  G11C11/00 ,  G11C11/14

CPC分类号： H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A MTJ that minimizes spin-transfer magnetization switching current (Jc) in a Spin-RAM to

摘要翻译： 公开了将旋转RAM中的自旋转移磁化开关电流（Jc）最小化为<1×106A / cm 2的MTJ。 MTJ具有Co60Fe20B20 / MgO / Co60Fe20B20配置，其中CoFeB AP1钉扎和自由层是无定形的，并且通过ROX或NOX工艺形成结晶MgO隧道势垒。 覆盖层优选为Hf / Ru复合材料，其中下部Hf层用作优异的吸氧材料，以减少自由层/覆盖层界面处的磁性“死层”，从而增加dR / R，并降低He和Jc 。 退火温度降低至约280℃，以产生比350℃退火更平滑的CoFeB / MgO界面和较小的偏移场。 在第二实施例中，AP1层具有CoFeB / CoFe构型，其中下CoFeB层是非晶的，并且上CoFe层是结晶的，以进一步改善dR / R，并将较低的RA降低至10nhm /μm2。

公开(公告)号：US08184411B2

公开(公告)日：2012-05-22

申请号：US12589614

申请日：2009-10-26

申请人： Kunliang Zhang ,  Min Li ,  Pokang Wang ,  Yuchen Zhou ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

发明人： Kunliang Zhang ,  Min Li ,  Pokang Wang ,  Yuchen Zhou ,  Cheng T. Horng ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： G11B5/3153 ,  B82Y40/00 ,  C23C14/165 ,  G01R33/098 ,  G01R33/1284 ,  G11B5/1278 ,  G11B2005/0024 ,  H01F10/30 ,  H01F10/3259 ,  H01F10/3286 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/307 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12 ,  Y10T156/10 ,  Y10T428/1107 ,  Y10T428/1114

摘要： A MTJ for a spintronic device is disclosed and includes a thin composite seed layer made of at least Ta and a metal layer having fcc(111) or hcp(001) texture as in Ta/Ti/Cu to enhance perpendicular magnetic anisotropy (PMA) in an overlying laminated layer with a (CoFe/Ni)x, (Co/NiFe)x, (Co/NiCo)x, (CoFe/NiFe)x, or (CoFe/NiCo)x composition where x is from 5 to 30. In one embodiment, a CPP-TMR spin valve has one or both of a laminated free layer and laminated reference layer with the aforementioned compositions. The MTJ includes an interfacial layer made of CoFeB, CoFeB/CoFe, or CoFe/CoFeB between each laminated structure and the tunnel barrier. The laminated layers are deposited by a low power and high Ar pressure process to avoid damaging interfaces between adjoining layers. Annealing occurs at 220° C. to 400° C. A laminated layer with high PMA may also be included in one or more layers of a spin transfer oscillator.

摘要翻译： 公开了一种用于自旋电子器件的MTJ，并且包括由至少Ta制成的薄复合种子层和具有如Ta / Ti / Cu中的fcc（111）或hcp（001）织构的金属层以增强垂直磁各向异性（PMA） 在具有（CoFe / Ni）x，（Co / NiFe）x，（Co / NiCo）x，（CoFe / NiFe）x或（CoFe / NiCo）x）组合物的叠层层中，x为5〜 在一个实施方案中，CPP-TMR自旋阀具有上述组成的层压自由层和层压参考层之一或两者。 MTJ包括在每个层压结构和隧道势垒之间由CoFeB，CoFeB / CoFe或CoFe / CoFeB制成的界面层。 层压层通过低功率和高Ar压力过程沉积，以避免相邻层之间的界面损坏。 在220℃至400℃发生退火。具有高PMA的叠层也可以包括在一个或多个自旋转移振荡器层中。

公开(公告)号：US08178363B2

公开(公告)日：2012-05-15

申请号：US13373127

申请日：2011-11-04

申请人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

发明人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： H01L21/336 ,  H01L21/8246

CPC分类号： H01L43/08

摘要： An MRAM is disclosed that has a MTJ comprised of a ferromagnetic layer with a magnetization direction along a first axis, a super-paramagnetic (SP) free layer, and an insulating layer formed therebetween. The SP free layer has a remnant magnetization that is substantially zero in the absence of an external field, and in which magnetization is roughly proportional to an external field until reaching a saturation value. In one embodiment, a separate storage layer is formed above, below, or adjacent to the MTJ and has uniaxial anisotropy with a magnetization direction along its easy axis which parallels the first axis. In a second embodiment, the storage layer is formed on a non-magnetic conducting spacer layer within the MTJ and is patterned simultaneously with the MTJ. The SP free layer may be multiple layers or laminated layers of CoFeB. The storage layer may have a SyAP configuration and a laminated structure.

摘要翻译： 公开了一种MRAM，其具有由沿第一轴的磁化方向的铁磁层，超顺磁性（SP）自由层和在它们之间形成的绝缘层构成的MTJ。 SP自由层具有在没有外部场的情况下基本为零的残余磁化，并且其中磁化大致与外部场成正比，直到达到饱和值。 在一个实施例中，单独的存储层形成在MTJ的上方，下方或附近，并且具有沿其易于轴线平行于第一轴线的磁化方向的单轴各向异性。 在第二实施例中，存储层形成在MTJ内的非磁性导电间隔层上，并与MTJ同时构图。 SP自由层可以是CoFeB的多层或层压层。 存储层可以具有SyAP配置和层压结构。

公开(公告)号：US08062909B2

公开(公告)日：2011-11-22

申请号：US12661365

申请日：2010-03-16

申请人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

发明人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： H01L21/336 ,  H01L21/8246

CPC分类号： H01L43/08

摘要： An MRAM is disclosed that has a MTJ comprised of a ferromagnetic layer with a magnetization direction along a first axis, a super-paramagnetic (SP) free layer, and an insulating layer formed therebetween. The SP free layer has a remnant magnetization that is substantially zero in the absence of an external field, and in which magnetization is roughly proportional to an external field until reaching a saturation value. In one embodiment, a separate storage layer is formed above, below, or adjacent to the MTJ and has uniaxial anisotropy with a magnetization direction along its easy axis which parallels the first axis. In a second embodiment, the storage layer is formed on a non-magnetic conducting spacer layer within the MTJ and is patterned simultaneously with the MTJ. The SP free layer may be multiple layers or laminated layers of CoFeB. The storage layer may have a SyAP configuration and a laminated structure.

公开(公告)号：US08039885B2

公开(公告)日：2011-10-18

申请号：US12661345

申请日：2010-03-16

申请人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

发明人： Po-Kang Wang ,  Yimin Guo ,  Cheng Horng ,  Tai Min ,  Ru-Ying Tong

IPC分类号： H01L29/94

CPC分类号： H01L43/08

摘要： An MRAM is disclosed that has a MTJ comprised of a ferromagnetic layer with a magnetization direction along a first axis, a super-paramagnetic (SP) free layer, and an insulating layer formed therebetween. The SP free layer has a remnant magnetization that is substantially zero in the absence of an external field, and in which magnetization is roughly proportional to an external field until reaching a saturation value. In one embodiment, a separate storage layer is formed above, below, or adjacent to the MTJ and has uniaxial anisotropy with a magnetization direction along its easy axis which parallels the first axis. In a second embodiment, the storage layer is formed on a non-magnetic conducting spacer layer within the MTJ and is patterned simultaneously with the MTJ. The SP free layer may be multiple layers or laminated layers of CoFeB. The storage layer may have a SyAP configuration and a laminated structure.

摘要翻译： 公开了一种MRAM，其具有由沿第一轴的磁化方向的铁磁层，超顺磁性（SP）自由层和在它们之间形成的绝缘层构成的MTJ。 SP自由层具有在没有外部场的情况下基本为零的残余磁化，并且其中磁化大致与外部场成正比，直到达到饱和值。 在一个实施例中，单独的存储层形成在MTJ的上方，下方或附近，并且具有沿其易于轴线平行于第一轴线的磁化方向的单轴各向异性。 在第二实施例中，存储层形成在MTJ内的非磁性导电间隔层上，并与MTJ同时构图。 SP自由层可以是CoFeB的多层或层压层。 存储层可以具有SyAP配置和层压结构。